Заказ №38812

Свойства белков в изоэлектрическом состоянии. Методы определения изоэлектрической точки белков

Решение:

Белки имеют в своём составе радикалы лизина, аргинина, гистидина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, содержащие функциональные группы, способные к ионизации (ионогенные группы). Кроме того, на N- и С-концах полипептидных цепей имеются αамино- и α-карбоксильная группы, также способные к ионизации. Суммарный заряд белковой молекулы зависит от соотношения ионизированных анионных радикалов Глу и Асп и катионных радикалов Лиз, Apr и Гис. В основе многообразия выполняемых белками функций лежит необычайная универсальность их физико-химических свойств. Растворы белков являются молекулярнодисперсными, вследствие большого размера растворённых молекул такие растворы имеют физические свойства, характерные для коллоидных систем (буферные свойства, гидрофобность, онкотическое давление, седиментация, коагуляция, высаливание, диализ). Коллоидные растворы представляют собой растворы с размером частиц от 0,1 до 0,01 микрон. Наличие на поверхности белковых молекул ионизирующих групп (NH2-COOH) определяет кислотно-основные характеристики растворов белков. Таких ионогенных групп может насчитываться до 15-20 на каждые 100 аминокислотных остатков. Таким образом, белки - это полиэлектролиты, так как они могут содержать одновременно «+» и «-» заряженные группировки, белки являются амфолитами. Значение рН, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии (т.е. когда заряд равен 0), называют изоэлектрической точкой. Степень ионизации функциональных групп этих радикалов зависит от рН среды. В нейтральной среде при рН раствора около 7 все ионогенные группы белка находятся в ионизированном состоянии. В кислой среде увеличение концентрации протонов (Н+ ) приводит к подавлению диссоциации карбоксильных групп и уменьшению отрицательного заряда белков: -СОО- + Н+ → -СООН В щелочной среде связывание избытка ОНс протонами, образующимися при диссоциации NH3 + с образованием воды, приводит к уменьшению положительного заряда белков: -NH3 + +ОН- → -NH2 + H2O Значение рН, при котором белок приобретает суммарный нулевой заряд, называют изоэлектрической точкой и обозначают как pI. В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково, т.е. белок находится в изоэлектрическом состоянии. Так как большинство белков в клетке имеет в своём составе больше анионогенных групп (-СОО- ), то изоэлектрическая точка этих белков лежит в слабокислой среде. Изоэлектрическая точка белков, в составе которых преобладают катионогенные группы, находится в щелочной среде. Наиболее яркий пример таких внутриклеточных белков, содержащих много аргинина и лизина, - гистоны, входящие в состав хроматина. 895 Белки, имеющие суммарный положительный или отрицательный заряд, лучше растворимы, чем белки, находящиеся в изоэлектрической точке. Суммарный заряд увеличивает количество диполей воды, способных связываться с белковой молекулой, и препятствует контакту одноимённо заряженных молекул, в результате растворимость белков увеличивается. Заряженные белки могут двигаться в электрическом поле: анионные белки, имеющие отрицательный заряд, будут двигаться к положительно заряженному аноду (+), а катионные белки - к отрицательно заряженному катоду (- ). Белки, находящиеся в изоэлектрическом состоянии, не перемещаются в электрическом поле.